میکروب شناسی صنعتی مواد غذایی
میکروب شناسی صنعتی مواد غذایی
میکروب شناسی صنعتی مواد غذایی
فرمت: PDF تعداد صفحات: 114
فهرست:
- باکتری های پاتوژن در مواد غذایی
- گروه انتروباکتریاسه
- گروه ویبریوناسه
- سایر باکتری های گرم منفی
- گروه باکتری های گرم مثبت
- باکتری های گرم مثبت اسپوردار
- و …
تاسیس میکروب شناسی صنعتی مواد غذایی از دوران لویی پاستور شروع شد بنابراین پدر علم میکروب شناسی صنعتی مواد غذایی لویی پاستور بود به علت اینکه تولید اتانول را به عنوان یک حلال آلی اثبات کرد که این فرایند یک فرایند زیستی است نه یک فرایند شیمیایی. تا قبل از این تصور بر این بود که تولید الکل یک فرآیند شیمیایی و در جریان یک واکنش اکسیداتیو تولید می شود ولی لویی پاستور ثابت کرد که تولید اتانول یک فرآیندی است که به کمک میکروارگانیسم ها هدایت می شود. همینطور یکسری از دلایل دیگری که لویی پاستور در اثبات آن دخالت کرد و در گسترش و تولید علم جدیدی به نام میکروب شناسی صنعتی مواد غذایی زمینه را ایجاد کرد که دیگر محققین هم در این فیلد وارد شوند و با کمک دانش به دست آمده تولیدات مواد غذایی رو گسترش بدهند. در میکروب شناسی صنعتی چهار گروه فرآیند به صورت صنعتی مورد نظر قرار می گیرند.
- فرآیندهای تخمیری: مثل تولید اتانول
- فرآیندهای تبدیل زیستی
- فرآیندهای بیوسنتزی
- فرآیندهای تجزیه ای
فرآیندهای تخمیری: اولین و مهمترین گروه از فرآیندهای میکروب شناسی صنعتی هستند که در جریان این فرآیندها که چند مرحله یکسری آنزیم ها سوبسترا راو مرحله به مرحله در آن تغییرات ایجاد می کنند و در نهایت به یک محصول نهایی
تبدیل می کنند؛ مثل فرآیند توليد الكل، فرآیند یکسری اسیدهای آلی، حلالها.(که در جریان های واکنش های شیمیایی یک د سوبسترا اوليه داریم که در اثر یک سری از آنزیم ها به یک فرآوردهای تبدیل می شود که این فرآورده نهایی است و ممکن این فرآورده طی یک مرحله ایجاد بشود یا طی چند مرحله با دخالت آنزیم های متعدد (آنزیم 1، آنزیم 2، آنزیم 3) در نهایت = منجر به فرآیند نهایی می شود.
اما بسیاری از این فرایندهای تخمیری مثل تولید سرکه از گلوکز که طی حدود ۱۱ مرحله انجام می شود و از نظر صنعتی سوددهی بالایی ندارد به دلیل اینکه انرژی زیاد صرف می شود. به نوعی تولید سرکه از طریق مسیر تخمیری یک فرآیند پرهزینه خواهد بود. زمینه ای ایجاد می شود که یک فکری صورت بگیرد و این هزینه مدیریت شود، زمان تولید تعداد مراحل : واکنش ها همه کم شود و یک واکنش سودمند و بهینه شده این فرآیند را ایجاد بکند.
در کل در میکروب شناسی صنعتی یکی از مواردی که دنبالش هستیم سودآورترین مسیر را به عنوان مسیر تولید ماده ی غذایی از آن استفاده بکنیم هم به جهت هزینه و زمان تولید. مثلا فرآیند تولید ماده غذایی به فرض دو ساعت به طول بیانجامد می توانید در طول روز ۱۲ سری ساخت از آن محصول را داشته باشید که اگر یک کارخانه سه شیفت کار کند اما اگر این واکنش با زمان حداقلی انجام شود و به فرض طی نیم ساعت انجام شود می توانید ۴۸ سری ساخت از این فرآورده را تولید بکنید.
2- فرآیندهای تبدیل زیستی: یک فرآیندهای تک مرحله ای هستند یا در نهایت دو مرحله ای هستند که طی این واکنش ها : ماده اولیه تحت تاثیر یک آنزیمی که میکروارگانیسم آن را تولید می کند به محصول نهایی مورد نظر ما تبدیل می شود قطعا این فرآیند یک فرآیند بسیار با ارزشی است چون با یک هزینه خیلی کم طی یک مرحله نهایت دو مرحله یک سود فراوانی د را کسب کرده ایم.
مثال 1: مهم ترین تولید کننده استیک اسید صنعت باکتری استوباکتر استوئیک است که طی یک مرحله اتانول را تبدیل می کند به اسید استیک که یک فرآیند تبدیل زیستی است.
مثال 2: یکی از ترکیبات اولیه ای که در صنعت غذایی خیلی پرکاربرد است ترکیبات قندی است که در صنایع شیرینی پزی، صنایع شکلات سازی و قندی که در این صنایع خیلی مورد استفاده قرار می گیرد یک قند فروکتوزی است در اصطلاح شیرین ترین قند است حدود 1.8 شیرینی دارد این فروکتوز از تبدیل زیستی قند مانیتول که یک قند کم شیرین د است ایجاد می شود حدود 0.5٪ شیرینی دارد و طی فرایند تبدیل زیستی مانیتول تبدیل می شود به فروکتوز که در شربت های غنی از قند از آن استفاده می شود، در صنایع شیرینی پزی هم استفاده می شود می تواند مورد استفاده قرار بگیرد.
مثال 3: ترکیبات مهمی که در صنایع داروسازی مورد استفاده قرار می گیرد.
3- فرآیندهای بیوسنتزی: به دو دسته می توانیم طبقه بندی کنیم فرآیندهای هستند که بخشی متابولیت های اولیه هستند و بخشی متابولیت های ثانویه هستند.
متابولیت های اولیه: منظور ما از متابولیت های اولیه این است که توسط باکتری ها تولید می شوند و در فاز رشد لگاریتمی تولید می شوند و معمولا هم حیات سلول باکتری وابسته به این متابولیت ها است. مثال: یکسری از اسیدهای آمینه و ترکیبات حیاتی که باکتری برای رشد لگاریتمی آن رشد اولیه به آن احتیاج دارد.
متابولیت های ثانویه: که معمولا در انتهای فاز رشد لگاریتمی و در ابتدای فاز رشد رکود تولید اینها آغاز می شود و در مرحله رشد رکود (استیشن لی فاز) تولید آنها ادامه پیدا می کند و معمولا این متابولیت ها برای حیات باکتری ضروری نیست اما به باکتری یک برتری اکولوژیکی می دهد و به نوعی برخی از این ترکیبات می توانند شامل یکسری از آنزیم ها باشند و به باکتری مزیت رشد نسبت به سایر میکروارگانیسم ها که همزمان با آن رشد کرده اند این مزیت را به آنها می دهد. هر باکتری وقتی وارد محیط کشت می شود سه مرحله کلی را نسبت به یک منحنی رشد می کند مرحله اول: فاز لگاریتمی، مرحله دوم:فاز رکود، مرحله سوم:فاز مرگ.
مثال: آنزیم های هیدرولازی مثل سلولاز، پروتئاز، کیتیناز، پولولاناز (در صنعت شیرینی سازی استفاده می شود)، یکسری د آنتی بیوتیک ها و فرآورده های دارویی.
استخراج ترکیبات تولید شده طی هر کدام از این فازها می تواند در صنعت یک مزیتی باشد. برای اینکه ما یک اسید آمینه را به صورت صنعتی بدست بیاوریم یا یک آنزیم خاص که در صنایع مواد غذایی پرکاربرد است ما بتوانیم از طریق فرآیند کشت میکروبی این آنزیم را بدست بیاوریم و استخراج کنیم. بنابراین باید ما سیستم هایی را طراحی کنیم که میکروارگانیسم بتواند این فرآورده مدنظر ما را که می تواند متابولیت اولیه یا ثانویه باشد را به صورت حداکثری تولید بکند میکروارگانیسم ها یکسری سیستم های کنترلی دارند که به صورت مهاری یا القایی هستند یکسری از فرآیندها و ترکیبات وجود دارند که باعث می شوند که تولید ترکیب مورد نظر ما القا شود و میکروارگانیسم یا باکتری بتواند به صورت (non stop) یا بی وقفه ترکیب مدنظر ما را تولید بکند اما گاهی پیش میاد آن محصول مورد نظر ما تو فاز لگاریتمی یا فاز اولیه تولید می شود بنابراین اگر در یک ترکیبی یا یک ماده مهاری وجود نداشته باشد تا از ورود باکتری به فاز رکود جلوگیری بکند قطعا تولید محصول مورد به نظر ما به حداکثر نمی رود چون باکتری وارد فاز رکود شده و بنابراین آن فرآورده مورد نظر بدست نمی آید یا حداقل متوقف می شود بنابراین برای تولید فرآورده هایی که به وسیله میکروارگانیسم ها یا به عبارتی فرآورده های زیستی صنعتی ما هستند که ما باید چه برای متابولیت های اولیه چه برای متابولیت های ثانویه باید یک مهار کننده و یا القاکننده در نظر بگیریم.
غربالگری: پس از تولید ترکیبات برای رسیدن به بهبود حداکثری نیازمند غربالگری است. اولین و مهم ترین مرحله در بدست آوردن یک فرآورده صنعتی است. باید محیط کشتی طراحی کنیم که پروتئین داشته باشد و میکروب بتواند رشد کند و بنابراین اگر میکروب توانست رشد کند نشان دهنده این است که آنزیم پروتئاز تولید بکند و می توانیم از روش های مولکولی هم در غربالگری استفاده بکنیم. مثلا می توانیم ژن مربوط به تولید آنزیم پروتئاز را انتخاب کنیم این قطعه از ژن را برش بدیم و طی فرآیندهای متاژنومیک این قطعه ژنی را در میکروب دیگری القا کنیم ورود بدهیم و بنابراین تولید آنزیم مدنظر ی را از میکروب جدید که این ژن را دریافت کرده بررسی بکنیم.)
اما این روش هایی که گفتیم روش های هستند برای غربالگری در صنعت باید ما هدفدار این کار را انجام بدهیم چون چیزی د که در صنعت خیلی مهم است این است که در حداقل زمان با حداقل هزینه به بیشترین سود برسیم و اگر این اتفاق بخواهد با شرایط غیر از این بیافتد قطعا به نفع صنعت نخواهد بود بنابراین غربالگری در بحث میکروب شناسی صنعتی غربالگری – هدفدار است اگر هدفمان تولید آنزیم های باشد که مثلا در صنایع شوینده کاربرد دارد ما باید غربالگری را بر اساس تولید آنزیم خاص انجام بدیم مثلا یک محیط انتخاب کنیم که حتما تو مرحله اول پروتئاز مثبت ها جدا بشوند می توانیم از محیط – کشت آگاری که حاوی شیر خشک است استفاده کنیم باکتری که در این محیط رشد بکند نشان دهنده این است که قطعا پروتئاز مثبت است و قطعا این غربالگری غربالگری کیفی است و نمی تواند به ما نشان دهد که کدام سویه تولید کننده بیشتری است بنابراین ما در صنعت دنبال میکروبی می گردیم که بتواند بر اساس آن میزان محیط کشتی که در آن رشد می کند بیشترین حجم آنزیمی را به ما تحویل دهد.
در مرحله بعد غربالگری ثانویه را انجام میدهیم و بر اساس ملاک هایی مثل حداکثر تولید، تولید در pH قلیایی، دمای بالا، شرایط خیلی خاص و با همه این شرایط با هم در نظر میگیریم مثلا وقتی دنبال یک پروتئاز می گردیم که قراره در صنایع شوینده مورد استفاده قرار بگیرد باید همه این موارد را در نظر بگیریم که ممکن است این شوینده در دمای بالا مورد استفاده قرار بگیرد یا در شرایط pH قلیایی و … و اینجاست که اهمیت میکروب شناسی صنعتی خودش را نشان میدهد.
ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.
ورود یا ثبـــت نــــام + فعال کردن اکانت VIP
مزایای اشتراک ویژه : دسترسی به آرشیو هزاران مقالات تخصصی، درخواست مقالات فارسی و انگلیسی، مشاوره رایگان، تخفیف ویژه محصولات سایت و ...
حتما بخوانید:
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.